Lycée 7 Nouvembre. Lycée Route de Gabes.
Classe: 4 me Sciences de l’informatique
SCIENCES PHYSIQUES
Date: 15/11/2OO8
Profs :
DEVOIR DE CONTROLE N°1
Chandoul.A
-
Durée : 2 H
Jebahi.M Chimie:
-
Hmoudi.A
(5 pts)
On dissout un échantillon de masse m o de sulfate de fer(II) hydraté de formule distillée, pour obtenir une solution ( S1). ( FeSO4 ,7 H 2 O) dans un volume V 1=5O ml d’eau distillée, La solution (S1) obtenue est dosée en milieu acide par une solution aqueuse (S2) de -1 permanganate de potassium potassium KMnO KMnO4 de concentration molaire C 2=O,1 mol.L . Le point d’équivalence est atteint lorsqu’on a versé un volume V 2=1O mL de la solution de
KMnO KMnO4
2
3
. Les couples redox mis en jeu sont : MnO MnO4 / Mn et Fe
/ Fe2 .
1- Annoter le schéma de la figure-1 figure-1 de la page-4 page-4 «à remplir et à remettre r emettre avec la copie». peut-on repérer le point d’équivalence ? 2- Comment peut-on r edox. 3-a- Ecrire l’équation formelle relative à chaque couple redox. b- Déduire l’équation globale de la réaction de titrage qui se produit. Préciser le réactif qui joue le rôle d’un réducteur. Préciser les caractères de la réaction. c- Exprimer C 1 en fonction de C 2, V 2 et V 1. La calculer. 4- Déterminer la masse m o dissoute dans (S1). On donne : La masse molaire de ( FeSO4 ,7 H 2 O) est M= 278 278 g.mol g.mol -1. Physique:
(15 pts)
Exercice n°1 :
Générateur de courant
1ère partie : Un condensateur de capacité C totalement déchargé est inséré totalement dans le circuit de la figure-2 figure-2 ci-contre : L’intensité L’intensité du courant délivré par le générateur de courant A A. est constante I=2O μ A l’instant t=O , on ferme l’interrupteur K et et on déclenche un Chronomètre. A l’aide d’un voltmètre, on note la tension uC aux bornes du condensateur toutes les 5 secondes ce qui permet de tracer la courbe courbe uC =f(t) comme l’indique la figure-3 figure-3 ci-contre : 1- Reproduire le schéma du montage de la figure-2 figure-2 en plaçant le voltmètre qui mesure la tension uC aux bornes du condensateur et l’ampèremètre qui mesure l’intensité du courant I .
2- Montrer que
u C (t )
I
C
t .
K
C Figure-2
uC (V)
Figure-3
1,5
t s O
5
3- En exploitant la courbe de la figure-3 figure-3 : a- Ecrire l’équation mathématique de la courbe. -4 b- En déduire que la capacité C du condensateur, est voisine de 1O F. 4- Calculer l’énergie emmagasinée par le condensateur au bout d’une durée t=3O s t=3O s. www.chimie-physique.tk -1-
4- Le condensateur précédant est remplacé par un autre condensateur plan de capacité C
. Les armatures sont séparés d’une distance e=O,1 mm et dont la surface en 1O 2 regard est S=O,14 m . a- Déterminer la permittivité relative du diélectrique r . b- En consultant le tableau ci-dessous, identifié le diélectrique utilisé. C '
Diélectrique
Vide-air 1
r
Verre 4-6
Céramique 15-25OO
2ème partie : Avec un générateur délivrant à ses bornes une tension constante E=6 V , un résistor de résistance R, un condensateur de capacité C=4 μF et un interrupteur K , on réalise le montage schématisé sur la figure-4. A l’aide d’un oscilloscope à mémoire on visualise les deux tensions u(t ) aux bornes du générateur sur la voie y 1.
u C (t )
aux bornes du condensateur sur la voie y 2.
A l’instant t=O s, on ferme l’interrupteur K . Les courbes traduisant les variations de uC (t ) et u(t ) sont celles de la figure-5.
Tensions (V)
C 2
R
6 E C 1
u C
temps (ms)
1 O
4O
12O
8O
16O
2OO
24O
28O
C
32O K
Figure-5
Figure-4
I/1- Compléter, sur la figure-6 de la page-4 «à remplir et à remettre avec la copie», Les branchements avec l’oscilloscope qui permettent de visualiser u(t) et uC (t): 2- Montrer que l’étude de la tension uC (t) permet de faire celle de la charge q(t) du condensateur. II/1-a- Montrer que l’intensité i du courant est donnée par la relation : i
C .
duC (t ) dt
.
b- Etablir l’équation différentielle qui régit l’évolution de la tension uC (t ) . 2- Sachant que la solution de l’équation différentielle établit précédemment est t
uC (t )
E (1
e
. ) ou τ est la constante de temps du dipôle RC
Déterminer graphiquement : a- La valeur U o de la tension aux bornes du condensateur à la fin de la charge et la comparer à la valeur de la tension E aux bornes du générateur. b- La valeur de τ et en déduire celle de R. 3- Si l’on veut charger plus rapidement le condensateur, doit-on augmenter ou diminuer la valeur de la résistance R ? Justifier la réponse. www.chimie-physique.tk
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Exercice n°2 : On réalise un circuit électrique comportant en série un conducte ur ohmique de résistance Ro= 84 Ω , une bobine (B) d’inductance L et de résistance r et un interrupteur K . Ce circuit est alimenté par un générateur idéal de tension de force électromotrice (f.e.m ) E (voir figure-7 ). Un système d’acquisition adéquat permet de suivre l’évolution au cours d u temps des tensions u AM et uBM . A l’instant t=O s, on ferme l’interrupteur K . Les courbes traduisant les variations de u AM (t ) et u BM (t ) sont celles de la figure-8.
Tensions (V) A
C 1
Y1
8 (L, r)
E B
C 2
Y2
R
1 O
temps (ms) 1O
2O
3O
4O
5O
6O
7O
8O K
M
Figure-8 Figure-7
1-a- Montrer que la courbe (C 2) correspond à u BM (t ) . b- Donner la valeur de la f.e.m E du générateur. 2- Exprimer : a- La tension u BM (t ) en fonction de RO et i (t ) . b- La tension u AB (t ) en fonction de L, r, i (t ) et
di dt
.
c- Montrer qu’en régime permanent, la tension aux bornes du conducteur ohmique est donnée par la relation U R
O
max
Ro R
E ,
avec R=Ro+r.
d- Déduire la valeur de la résistance r de la bobine. 3-a- Déterminer graphiquement la valeur de la constante du temps du dipôle RL. b- En déduire la valeur de l’inductance L de la bobine. 4- On donne l’équation différentielle qui régit l’évolution de l’intensité i du 1 di E L i courant électrique en fonction du temps : avec dt
b- Vérifier que i (t )
E
R
L
R
t
(1
e
) est une solution générale de l’équation
différentielle précédente.
c- Etablir l’expression de la tension u AB (t ) aux bornes de la bobine en fonction de E, Ro, r, et t. d- Calculer u AB (t 0s) et u AB (t ) en régime permanent - Représenter sur le graphe de la figure-9 de la page-4 l’allure de la courbe correspondant à u AB (t ) .
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…………… Nom :…………………………………………… Prénom : ………………………………………………… Classe : ……………………… N°
Nom de cette verrerie .………………………………………
Espèse chimique dosante ……………………………………………........... .......................................................................
Nom de cette verrerie
Figure-1
…….…………………………………
Espèse chimique à doser ………………………………………… …………………………………………
A itateur ma néti ue
R
E
Y ( 1)
Y ( 2)
C
K Figure-6
Tensions (V) 8
1 O
temps (ms) 1O
2O
3O
4O
5O
Figure-9
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-4-
6O
7O
8O
